CN110127693A - 辣木籽壳或胡麻籽壳的应用及生物质活性炭和制备方法 - Google Patents

辣木籽壳或胡麻籽壳的应用及生物质活性炭和制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及辣木籽壳或胡麻籽壳二次利用技术领域，具体涉及辣木籽壳或胡麻籽壳的应用及生物质活性炭和制备方法。一种辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭，通过下述方法制备得到：(1)取辣木籽壳或胡麻籽壳洗净、烘干、粉碎，筛分，制成壳粉；(2)将壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠混合均匀，然后置于马弗炉中高温活化；(3)取出冷却，用稀盐酸和蒸馏洗至中性，烘干、研磨、筛分，得到生物质活性炭。本发明解决了现有技术中辣木籽壳或胡麻籽壳没有进一步开发利用和铜离子污染严重的问题。本发明既赋予了生物质活性炭来源广泛、价格低廉的优点，同时对环境无污染，也促进了农业废弃物的再利用，更促进了工业废水的净化。

Description

辣木籽壳或胡麻籽壳的应用及生物质活性炭和制备方法
技术领域
本发明涉及辣木籽壳或胡麻籽壳二次利用技术领域，具体涉及一种辣木籽壳或胡麻籽壳的应用及生物质活性炭和制备方法。
背景技术
辣木为辣木科，属多年生热带落叶乔木。辣木叶、种子、树皮、辣木根等是民间传统药物，用于保健和治疗多种疾病，因此，辣木被称为“奇迹之树”。胡麻属于亚麻科亚麻属，一年生草本植物。辣木籽壳、胡麻籽壳均是农业副产物，目前常见的应用是用于动物饲料中的添加料，或者燃烧后作为肥料，并没有对其进一步的开发利用。
铜广泛应用于工业中，现代工业飞速发展产生大量的废水，内含多种毒性重金属。其中铜离子水体污染已经成为一个迫切需要解决的问题。工业废水中铜的主要来源为金属清洗、化学制造、采矿、金属工艺酸洗和电镀液，化学镀液等工艺过程。研究表明铜离子污染水体可以进入植物和果实中，人体过量摄入铜离子会引起肝、脑损伤、中枢神经受损、抑郁、肺癌等多种人体疾病。因此，开发能够快速有效的脱除污水中铜离子的技术方法成为当前污水工业发展的研究热点。
发明内容
本发明主要针对现有技术中辣木籽壳或胡麻籽壳没有进一步开发利用和铜离子污染严重的问题，提供一种辣木籽壳或胡麻籽壳的应用及生物质活性炭制备方法。
本发明为解决上述问题而采取的技术方案为：
辣木籽壳或胡麻籽壳的应用，辣木籽壳或胡麻籽壳经惰性气氛高温活化后得到生物质活性炭，用于吸附废水中的Cu2+。
辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭，通过下述方法制备得到：
(1)取辣木籽壳或胡麻籽壳洗净、烘干、粉碎，筛分，制成壳粉；
(2)将壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠混合均匀，然后置于惰性气氛中高温活化；
(3)取出冷却，用稀盐酸和蒸馏水洗至中性，烘干、研磨、筛分，得到生物质活性炭。
优选地，本发明所述步骤(1)中壳粉为20-200目。
优选地，本发明所述步骤(2)壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠混合均匀的方法包括以下两种，一种是采用壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠固体物理混合，另一种是采用壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液混合并于高压釜中浸渍2-5小时，浸渍温度为25-90℃，高压釜中通入压缩空气达到高压釜内压力为0-3MPa，浸渍完毕后，取出，于烘箱中烘干。
优选地，本发明所述步骤(2)惰性气氛中高温活化时温度为700-1100℃，活化时间为1-3h。
优选地，本发明所述壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠固体物理混合时壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠固体的质量比为1:2-4。
优选地，本发明所述壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液中壳粉与溶质氢氧化钾或氢氧化钠的质量比为1:2-4。
优选地，本发明所述步骤(3)中稀盐酸的浓度为0.1mol/L。
优选地，本发明所述步骤(3)中筛分为200目。
本发明辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭的制备方法，其包括以下步骤：
(1)取辣木籽壳或胡麻籽壳洗净、烘干、粉碎，筛分，制成壳粉；
(2)将壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠混合均匀，然后置于惰性气氛中高温活化；
(3)取出冷却，用稀盐酸和蒸馏水洗至中性，烘干、研磨、筛分，得到生物质活性炭。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、针对辣木籽壳和胡麻籽壳均属于农业废弃物，目前开发利用较少的问题，提供一种新的应用领域，即将其制成生物质活性炭，既赋予了生物质活性炭来源广泛、价格低廉的优点，同时对环境无污染，也促进了农业废弃物的再利用，更促进了工业废水的净化。
2、本发明方案中采用壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液混合并于高压釜中浸渍2-5小时，浸渍温度为25-90℃，高压釜中通入压缩空气保持高压釜内压力为0-3MPa，浸渍完毕后，取出，于烘箱中烘干，然后置于惰性气氛中高温活化的方案，进一步增强了壳粉内部微孔与碱液的充分结合，促进了活化反应，有效提高了生物质活性炭的比表面积，达到改善其吸附效果的目的。
3.工艺简单，生产效率高。
具体实施方式
辣木籽壳或胡麻籽壳的应用，辣木籽壳或胡麻籽壳经高温活化后得到生物质活性炭，用于吸附废水中的Cu2+。
为进一步表明本发明中辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭的吸附作用，做了如下试验：
吸附实验步骤为：将本发明制备的生物质活性炭粉末加入到Cu2+水溶液中，浓度为0-1200mg/L，生物质活性炭粉末投加量0.1g，pH值为2-7，接触时间为10-300min，温度为298K，转速为150r/min,Cu2+溶液由硝酸铜与蒸馏水配制而成，采用原子吸收分光光度计测试溶液中Cu2+浓度，采用0.1mol/L的稀盐酸或0.1mol/L的NaOH溶液调节重金属溶液的初始pH值。
实施例1
取5克烘干水分的辣木籽壳研磨粉末与20克氢氧化钾粉末混合均匀，于1000℃惰性气氛或隔绝空气煅烧1h后，取出，研磨粉碎过20目后用稀盐酸(0.1mol/L)中和至中性，再用去离子水反复清洗后烘干制得生物质活性炭。BET测试表明活性炭比表面积为926m2/g。根据上述吸附实验的方法，称取生物质活性炭粉末0.1g，对配制成的浓度为1000mg/L的Cu2+水溶液进行吸附，吸附结果表明，铜离子去除率为86％。最大吸附铜离子量为435mg/g。
实施例2
取5克烘干水分的辣木籽壳研磨粉末与20克氢氧化钾粉末混合均匀，放入一锥形瓶中，加入30克水，充分搅拌后，放入高压釜中，快速升温至80℃，通入压缩空气至压力2.8MPa。浸渍1h后取出，烘干水分，于1000℃惰性气氛中或隔绝空气煅烧1h后，取出，研磨粉碎过20目后用稀盐酸(0.1mol/L)中和至中性，再用去离子水反复清洗后烘干制得生物质活性炭。BET测试表明活性炭比表面积为1298m2/g。根据上述吸附实验的方法，称取生物质活性炭粉末0.1g，对配制成的浓度为1000mg/L的Cu2+水溶液进行吸附，吸附结果表明，铜离子去除率为96％。最大吸附铜离子量为487mg/g。
实施例3
取5克烘干水分的辣木籽壳研磨粉末与10克氢氧化钾粉末混合均匀，于800℃惰性气氛或隔绝空气煅烧1h后，取出，研磨粉碎过20目后用稀盐酸(0.1mol/L)中和至中性，再用去离子水反复清洗后烘干制得生物质活性炭。BET测试表明活性炭比表面积为721m2/g。根据上述吸附实验的方法，称取生物质活性炭粉末0.1g，对配制成的浓度为700mg/L的Cu2+水溶液进行吸附，吸附结果表明，铜离子去除率为94％。最大吸附铜离子量为336mg/g。
实施例4
取5克烘干水分的胡麻籽壳研磨粉末与15克氢氧化钠粉末混合均匀，于1000℃惰性气氛或隔绝空气煅烧1h后，取出，研磨粉碎过20目后用稀盐酸(0.1mol/L)中和至中性，再用去离子水反复清洗后烘干制得生物质活性炭。BET测试表明活性炭比表面积为995m2/g。根据上述吸附实验的方法，称取生物质活性炭粉末0.1g，对配制成的浓度为800mg/L的Cu2+水溶液进行吸附，吸附结果表明，铜离子去除率为95％。最大吸附铜离子量为386mg/g。
实施例5
取5克烘干水分的胡麻籽壳研磨粉末与15克氢氧化钠粉末混合均匀，放入一锥形瓶中，加入30克水，充分搅拌后，放入高压釜中，快速升温至40℃，通入压缩空气至压力2.5MPa。浸渍1h后取出，烘干水分，于1100℃隔绝空气煅烧1h后，取出，研磨粉碎过20目后用稀盐酸(0.1mol/L)中和至中性，再用去离子水反复清洗后烘干制得生物质活性炭。BET测试表明活性炭比表面积为1156m2/g。根据上述吸附实验的方法，称取生物质活性炭粉末0.1g，对配制成的浓度为1000mg/L的Cu2+水溶液进行吸附，吸附结果表明，铜离子去除率为95％。最大吸附铜离子量为479mg/g。
实施例6
取5克烘干水分的胡麻籽壳研磨粉末与10克氢氧化钠粉末混合均匀，于800℃隔绝空气煅烧h后，取出，研磨粉碎过20目后用稀盐酸(0.1mol/L)中和至中性，再用去离子水反复清洗后烘干制得生物质活性炭。BET测试表明活性炭比表面积为683m2/g。根据上述吸附实验的方法，称取生物质活性炭粉末0.1g，对配制成的浓度为330mg/L的Cu2+水溶液进行吸附，吸附结果表明，铜离子去除率为93％。最大吸附铜离子量为156mg/g。

Claims (10)

1.辣木籽壳或胡麻籽壳的应用，其特征是辣木籽壳或胡麻籽壳经高温活化后得到生物质活性炭，用于吸附废水中的Cu2+。
2.辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭，其特征是通过下述方法制备得到：
(1)取辣木籽壳或胡麻籽壳洗净、烘干、粉碎，筛分，制成壳粉；
(2)将壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠混合均匀，然后置于惰性气氛中高温活化；
(3)取出冷却，用稀盐酸和蒸馏水洗至中性，烘干、研磨、筛分，得到生物质活性炭。
3.根据权利要求2所述的辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭，其特征是步骤(1)中壳粉为20-200目。
4.根据权利要求2所述的辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭，其特征是步骤(2)壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠混合均匀的方法包括以下两种，一种是采用壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠固体粉末物理混合，另一种是采用壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液混合并于高压釜中浸渍2-5小时，浸渍温度为25-90℃，高压釜中通入压缩空气，保持釜内压力为0-3MPa，浸渍完毕后，取出，于烘箱中烘干。
5.根据权利要求2所述的辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭，其特征是步骤(2)惰性气氛中高温活化时温度为700-1100℃，活化时间为1-3h。
6.根据权利要求4所述的辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭，其特征是壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠固体粉末物理混合时壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠固体的质量比为1:2-4。
7.根据权利要求4所述的辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭，其特征是壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液中壳粉与溶质氢氧化钾或氢氧化钠的质量比为1:2-4。
8.根据权利要求2所述的辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭，其特征是步骤(3)中稀盐酸的浓度为0.1mol/L。
9.根据权利要求2所述的辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭，其特征是步骤(3)中筛分为200目。
10.权利要求2-9所述辣木籽壳或胡麻籽壳生物质活性炭的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)取辣木籽壳或胡麻籽壳洗净、烘干、粉碎，筛分，制成壳粉；
(2)将壳粉与氢氧化钾或氢氧化钠混合均匀，然后置于惰性气氛中高温活化；
(3)取出冷却，用稀盐酸和蒸馏水洗至中性，烘干、研磨、筛分，得到生物质活性炭。
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